化學(xué)第4章 非金屬及其化合物 第1課時(shí) 無(wú)機(jī)非金屬材料的主角-硅 新人教版

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1、化學(xué)人人 教教 版版第四章非金屬及其化合物第四章非金屬及其化合物必考內(nèi)容第一課時(shí)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角第一課時(shí)無(wú)機(jī)非金屬材料的主角硅硅考考 綱綱 解解 讀讀考綱要求考綱要求命題趨勢(shì)命題趨勢(shì)1.了解碳、硅的原子結(jié)構(gòu)、認(rèn)了解碳、硅的原子結(jié)構(gòu)、認(rèn)識(shí)硅在自然界的存在形式。識(shí)硅在自然界的存在形式。2.了解碳、硅及其重要化合物了解碳、硅及其重要化合物的主要性質(zhì)。的主要性質(zhì)。3.了解硅酸鹽產(chǎn)品及其在生產(chǎn)了解硅酸鹽產(chǎn)品及其在生產(chǎn)生活中的用途。生活中的用途。高考的考查點(diǎn)有三個(gè)：一是以新材料、新技高考的考查點(diǎn)有三個(gè)：一是以新材料、新技術(shù)為背景考查術(shù)為背景考查C、Si及其重要化合物的性質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)及應(yīng)用，二

2、是以推斷題考查及應(yīng)用，二是以推斷題考查C、Si及其化合及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，三是以硅、硅酸的制備物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，三是以硅、硅酸的制備為載體，考查實(shí)驗(yàn)探究能力。特別注意為載體，考查實(shí)驗(yàn)探究能力。特別注意Si、SiO2在現(xiàn)代科技中的用途經(jīng)常以選擇題形式在現(xiàn)代科技中的用途經(jīng)常以選擇題形式出現(xiàn)，已成為高考考查熱點(diǎn)。出現(xiàn)，已成為高考考查熱點(diǎn)。1 1考點(diǎn)一考點(diǎn)一2 2考點(diǎn)二考點(diǎn)二3 3考點(diǎn)三考點(diǎn)三4 4復(fù) 習(xí) 練 案復(fù) 習(xí) 練 案1碳單質(zhì)的存在、性質(zhì)和用途碳單質(zhì)的存在、性質(zhì)和用途考點(diǎn)一碳、硅單質(zhì)的性質(zhì)和用途考點(diǎn)一碳、硅單質(zhì)的性質(zhì)和用途種類種類主要有金剛石、石墨、主要有金剛石、石墨、_等等結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)金剛

3、石：金剛石：_結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)石墨：平面正六邊形層狀結(jié)構(gòu)石墨：平面正六邊形層狀結(jié)構(gòu)物理性質(zhì)物理性質(zhì)金剛石：熔點(diǎn)高，硬度金剛石：熔點(diǎn)高，硬度_，不導(dǎo)電，不導(dǎo)電石墨：熔點(diǎn)更高，質(zhì)石墨：熔點(diǎn)更高，質(zhì)_，有滑膩感，能導(dǎo)電，有滑膩感，能導(dǎo)電C60或富勒烯或富勒烯 正四面體空間網(wǎng)狀正四面體空間網(wǎng)狀 大大 軟軟 化學(xué)化學(xué)性質(zhì)性質(zhì)與與O2反反應(yīng)應(yīng)O2充足時(shí)：充足時(shí)：_O2不足時(shí)：不足時(shí)：_與氧化與氧化物反應(yīng)物反應(yīng)CuO：_ (冶煉金屬冶煉金屬)SiO2：_ (制取粗硅制取粗硅)H2O：_ (制取水煤氣制取水煤氣)與強(qiáng)氧與強(qiáng)氧化性酸化性酸反應(yīng)反應(yīng)濃濃H2SO4：_濃濃HNO3：_用途用途金剛石：用作切削刀具、裝飾品等；

4、石墨：作電極、高溫潤(rùn)金剛石：用作切削刀具、裝飾品等；石墨：作電極、高溫潤(rùn)滑劑、鉛筆芯等滑劑、鉛筆芯等2硅單質(zhì)的存在、性質(zhì)和制備硅單質(zhì)的存在、性質(zhì)和制備(1)結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)結(jié)構(gòu)及物理性質(zhì)(2)化學(xué)性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不能被濃硫酸、濃硝酸等強(qiáng)氧化劑氧化，只硅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，常溫下不能被濃硫酸、濃硝酸等強(qiáng)氧化劑氧化，只能與能與F2、氫氟酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)；在加熱條件下，能與、氫氟酸、強(qiáng)堿溶液反應(yīng)；在加熱條件下，能與O2、Cl2等少數(shù)非金屬單等少數(shù)非金屬單質(zhì)化合。質(zhì)化合。寫出下列相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：寫出下列相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：(3)工業(yè)制備工業(yè)制備反應(yīng)原理：反應(yīng)原理：制粗硅制粗硅

5、_粗硅的提純粗硅的提純_、_。 D 解析解析 考查硅和二氧化硅的性質(zhì)與應(yīng)用。半導(dǎo)體硅晶體制造計(jì)算機(jī)芯考查硅和二氧化硅的性質(zhì)與應(yīng)用。半導(dǎo)體硅晶體制造計(jì)算機(jī)芯片，選項(xiàng)片，選項(xiàng)A正確；焦炭和二氧化硅在高溫下反應(yīng)制得粗硅，其中二氧化硅作氧正確；焦炭和二氧化硅在高溫下反應(yīng)制得粗硅，其中二氧化硅作氧化劑被還原，選項(xiàng)化劑被還原，選項(xiàng)B正確；常溫時(shí)硅不與水、氧氣及強(qiáng)酸反應(yīng)，但可與氫氟酸反正確；常溫時(shí)硅不與水、氧氣及強(qiáng)酸反應(yīng)，但可與氫氟酸反應(yīng)，選項(xiàng)應(yīng)，選項(xiàng)C正確；硅元素在自然界的主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在，選正確；硅元素在自然界的主要以二氧化硅和硅酸鹽的形式存在，選項(xiàng)項(xiàng)D不正確。不正確。C 解析解析 晶體

6、硅與金剛石都是由原子直接構(gòu)成的，不存在分子，晶體硅與金剛石都是由原子直接構(gòu)成的，不存在分子，A錯(cuò)誤；硅錯(cuò)誤；硅酸鹽中的硅酸鈉易溶于水，酸鹽中的硅酸鈉易溶于水，B錯(cuò)誤；硅與氫氟酸能夠發(fā)生反應(yīng)，錯(cuò)誤；硅與氫氟酸能夠發(fā)生反應(yīng)，C錯(cuò)誤；原硅酸錯(cuò)誤；原硅酸和硅酸對(duì)應(yīng)的酸酐都是二氧化硅，和硅酸對(duì)應(yīng)的酸酐都是二氧化硅，D正確。正確。D C 解析解析 自然界中硅元素以自然界中硅元素以SiO2以及硅酸鹽的形式存在，以及硅酸鹽的形式存在，A錯(cuò)誤；制造光導(dǎo)錯(cuò)誤；制造光導(dǎo)纖維的原料是纖維的原料是SiO2，B錯(cuò)誤；該條件下的反應(yīng)，錯(cuò)誤；該條件下的反應(yīng)，C是還原劑，是還原劑，Si是還原產(chǎn)物，因是還原產(chǎn)物，因此該條件下還原

7、性此該條件下還原性C比比Si強(qiáng)，強(qiáng)，C正確；因不知正確；因不知CO所處狀態(tài)，無(wú)法確定其物質(zhì)的所處狀態(tài)，無(wú)法確定其物質(zhì)的量，因此也就不能確定轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目，量，因此也就不能確定轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目，D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。3SiCl42N26H2=Si3N412HCl SiHCl33H2O=H2SiO33HClH2 假設(shè)每一輪次制備假設(shè)每一輪次制備1 mol純硅，且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失，反應(yīng)純硅，且生產(chǎn)過程中硅元素沒有損失，反應(yīng)中中HCl的利用率為的利用率為90%，反應(yīng)，反應(yīng)中中H2的利用率為的利用率為93.75%。則在第二輪次的生產(chǎn)。則在第二輪次的生產(chǎn)中，補(bǔ)充投入中，補(bǔ)充投入HCl和和H2的物質(zhì)的量之比是

8、的物質(zhì)的量之比是_。51 總結(jié)提升總結(jié)提升1一氧化碳一氧化碳CO是無(wú)色無(wú)味的有毒氣體，是無(wú)色無(wú)味的有毒氣體，_溶于水，可用作氣體燃料和冶金工業(yè)的溶于水，可用作氣體燃料和冶金工業(yè)的_。(1)燃燒的化學(xué)方程式為：燃燒的化學(xué)方程式為：_。(2)還原還原CuO的化學(xué)方程式為：的化學(xué)方程式為：_。考點(diǎn)二碳和硅的氧化物考點(diǎn)二碳和硅的氧化物不不 還原劑還原劑 2二氧化碳和二氧化硅二氧化碳和二氧化硅酸性酸性 立體網(wǎng)狀立體網(wǎng)狀 高高 SiO24HF=SiF42H2 SiO22NaOH=Na2SiO3H2OCO2Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3CO2Na2O=Na2CO3 A B CO2與堿反應(yīng)產(chǎn)物

9、的定量判斷與堿反應(yīng)產(chǎn)物的定量判斷CO2通入通入NaOH、Ca(OH)2等強(qiáng)堿溶液的反應(yīng)產(chǎn)物與等強(qiáng)堿溶液的反應(yīng)產(chǎn)物與CO2氣體的通入量有氣體的通入量有關(guān)，當(dāng)通入少量關(guān)，當(dāng)通入少量CO2時(shí)生成碳酸鹽，當(dāng)通入過量時(shí)生成碳酸鹽，當(dāng)通入過量CO2時(shí)生成碳酸氫鹽；當(dāng)時(shí)生成碳酸氫鹽；當(dāng)CO2的的通入量介于兩者之間時(shí)，既有正鹽又有酸式鹽生成，因此推斷時(shí)一定要注意通入量介于兩者之間時(shí)，既有正鹽又有酸式鹽生成，因此推斷時(shí)一定要注意CO2與堿之間量的關(guān)系。與堿之間量的關(guān)系。以以CO2與與NaOH溶液反應(yīng)為例，將溶液反應(yīng)為例，將CO2通入通入NaOH溶液中，可能發(fā)生的反應(yīng)溶液中，可能發(fā)生的反應(yīng)為為方法技巧方法技巧 D

10、 A 含硅化合物的特殊性含硅化合物的特殊性(1)SiO2是是H2SiO3的酸酐，但它不溶于水，不能直接與水作用制備的酸酐，但它不溶于水，不能直接與水作用制備H2SiO3。(2)酸性氧化物一般不與酸作用，但酸性氧化物一般不與酸作用，但SiO2能跟能跟HF作用：作用：SiO24HF=SiF42H2O。(3)不要混淆二氧化硅和硅的用途不要混淆二氧化硅和硅的用途用于制作光導(dǎo)纖維的是用于制作光導(dǎo)纖維的是SiO2，用于制作半導(dǎo)體材料、計(jì)算機(jī)芯片的是晶體，用于制作半導(dǎo)體材料、計(jì)算機(jī)芯片的是晶體硅。硅。(4)水晶、石英、瑪瑙的主要成分是水晶、石英、瑪瑙的主要成分是SiO2；珍珠的主要成分是；珍珠的主要成分是C

11、aCO3；鉆石；鉆石是金剛石；紅、藍(lán)寶石的主要成分是是金剛石；紅、藍(lán)寶石的主要成分是Al2O3?？偨Y(jié)提升總結(jié)提升B D Na2CO3 1120 NaHCO32240 Na2CO3和和NaHCO3 1792 有關(guān)二氧化碳反應(yīng)的總結(jié)有關(guān)二氧化碳反應(yīng)的總結(jié)1與鹽溶液的反應(yīng)與鹽溶液的反應(yīng)(1)CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3(2)CO2(少量少量)Ca(ClO)2H2O=CaCO32HClO(3)CO2(少量少量)Na2SiO3H2O=H2SiO3Na2CO3總結(jié)提升總結(jié)提升1硅酸硅酸硅酸硅酸_溶于水，其酸性比碳酸溶于水，其酸性比碳酸_，硅酸，硅酸_(填填“能能”或或“不不能能”)使紫色石蕊試

12、液變紅色。使紫色石蕊試液變紅色。(1)硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解：硅酸不穩(wěn)定，受熱易分解：_。考點(diǎn)三硅酸、硅酸鹽、無(wú)機(jī)非金屬材料考點(diǎn)三硅酸、硅酸鹽、無(wú)機(jī)非金屬材料難難 弱弱 不能不能 (2)硅酸能與堿溶液反應(yīng)，如與硅酸能與堿溶液反應(yīng)，如與NaOH溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。(3)硅酸在水中易聚合形成膠體，硅膠有很強(qiáng)的吸水能力，常用作硅酸在水中易聚合形成膠體，硅膠有很強(qiáng)的吸水能力，常用作_。2硅酸鹽硅酸鹽(1)概念：概念：_的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的總稱，是構(gòu)成地殼巖石的主要成分。的主要成分。(2)硅酸鈉硅酸鈉(Na2SiO3)白色、可溶于水的粉末狀固體，其水溶液俗稱白色、可溶于水

13、的粉末狀固體，其水溶液俗稱_，有黏性，水溶，有黏性，水溶液顯堿性。液顯堿性。H2SiO32NaOH=Na2SiO32H2O 干燥劑干燥劑 由硅、氧和金屬元素組成的化合物由硅、氧和金屬元素組成的化合物 水玻璃水玻璃 它能與較強(qiáng)的酸反應(yīng)，如與鹽酸反應(yīng)：它能與較強(qiáng)的酸反應(yīng)，如與鹽酸反應(yīng)：_；與與CO2水溶液反應(yīng)：水溶液反應(yīng)：_。用途：黏合劑用途：黏合劑(礦物膠礦物膠)，耐火阻燃材料。，耐火阻燃材料。(3)硅酸鹽組成的表示：通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸硅酸鹽組成的表示：通常用二氧化硅和金屬氧化物的組合形式表示硅酸鹽的組成，如硅酸鈉鹽的組成，如硅酸鈉(Na2SiO3)可表示為可表示為Na

14、2OSiO2，長(zhǎng)石，長(zhǎng)石(KAlSi3O8)可表示為可表示為_。Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3 Na2SiO3CO2H2O=H2SiO3Na2CO3 K2OAl2O36SiO2 3無(wú)機(jī)非金屬材料無(wú)機(jī)非金屬材料(1)傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料傳統(tǒng)無(wú)機(jī)非金屬材料三種硅酸鹽工業(yè)生產(chǎn)的比較：三種硅酸鹽工業(yè)生產(chǎn)的比較：水泥水泥玻璃玻璃陶瓷陶瓷生產(chǎn)原料生產(chǎn)原料_主要設(shè)備主要設(shè)備_陶瓷窯陶瓷窯主要成分主要成分3CaOSiO22CaOSiO23CaOAl2O3Na2SiO3CaSiO3SiO2硅酸鹽硅酸鹽生產(chǎn)條件生產(chǎn)條件高溫高溫石灰石、黏土石灰石、黏土 純堿、石灰石和石英純堿、石灰石和石英 黏土黏土

15、水泥回轉(zhuǎn)窯水泥回轉(zhuǎn)窯 玻璃窯玻璃窯 (2)新型無(wú)機(jī)非金屬材料新型無(wú)機(jī)非金屬材料高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：如氮化硅陶瓷具有較高的硬度和耐磨性、較強(qiáng)的抗化學(xué)高溫結(jié)構(gòu)陶瓷：如氮化硅陶瓷具有較高的硬度和耐磨性、較強(qiáng)的抗化學(xué)侵蝕性和電絕緣性等。侵蝕性和電絕緣性等。生物陶瓷：對(duì)機(jī)體無(wú)排異反應(yīng)，不會(huì)引起代謝作用異常。生物陶瓷：對(duì)機(jī)體無(wú)排異反應(yīng)，不會(huì)引起代謝作用異常。壓電陶瓷：具有壓電效應(yīng)。壓電陶瓷：具有壓電效應(yīng)。(3)特殊功能的含硅物質(zhì)特殊功能的含硅物質(zhì)碳化硅具有金剛石結(jié)構(gòu)，可用作磨料。碳化硅具有金剛石結(jié)構(gòu)，可用作磨料。含硅元素含硅元素4%的硅鋼具有導(dǎo)磁性。的硅鋼具有導(dǎo)磁性。硅橡膠具有既耐高溫又耐低溫的性質(zhì)。硅橡膠具有

16、既耐高溫又耐低溫的性質(zhì)。 D C 方法技巧方法技巧 C A B SiO24HF=SiF42H2O Na2SiO3CO2H2O=Na2CO3H2SiO3 D 請(qǐng)回答下列問題：請(qǐng)回答下列問題：(1)寫出各物質(zhì)的化學(xué)式：寫出各物質(zhì)的化學(xué)式：A_；B_；C_；D_；E_。(2)寫出反應(yīng)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式的化學(xué)方程式_，該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_。(3)寫出反應(yīng)寫出反應(yīng)的離子方程式的離子方程式_。(4)寫出反應(yīng)寫出反應(yīng)的離子方程式的離子方程式_。(5)H2CO3的酸性強(qiáng)于的酸性強(qiáng)于E的，請(qǐng)用離子方程式予以證明的，請(qǐng)用離子方程式予以證明_。SiO2 C

17、aSiO3 Na2SiO3 Si H2SiO3 12 解析解析 解答本題的第一個(gè)解答本題的第一個(gè)“突破口突破口”是非金屬元素是非金屬元素R的單質(zhì)能與的單質(zhì)能與NaOH溶溶液反應(yīng)生成鹽液反應(yīng)生成鹽(Na2RO3)和氫氣，說明是硅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化。第二個(gè)和氫氣，說明是硅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化。第二個(gè)“突突破口破口”是反應(yīng)條件是反應(yīng)條件“高溫高溫”，A在高溫條件下，能與焦炭、在高溫條件下，能與焦炭、CaCO3發(fā)生反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)，則則A為為SiO2。從而推知。從而推知B為為CaSiO3，D為為Si，E為為H2SiO3。硅及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖硅及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系圖總結(jié)提升總結(jié)提升復(fù)復(fù) 習(xí)習(xí) 練練 案案